围堰设计计算书

1 工程概况

1.1 7#墩概述

7#主墩承台长35.7m，宽19.7m，承台顶标高0.0m，底标高为-5.0m，总高度为5m。承台总体布置如下所示。

1605503×R11970001604105×5503570410

图1.1-1 承台平面尺寸图（单位：cm）

7#墩所处所处位置环境复杂，紧邻寺庙及水闸，平面位置如下图所示：

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灯塔老避风亭在建避风亭观景平台边线平台观景边线老防洪堤边线碧峯寺老防洪堤边线水闸房屋观景平台边线二层砖房水闸水闸八字墙观景平台边线栈桥

1.2 水文地质条件

1.2.1 水文条件

瓯江为不规则的半日潮，落潮历时大于涨潮历时，平均潮差超过4m，潮流强劲，表面平均流速大于1m/s；

瓯江潮汐特征值详见下表：

表1.2-1 瓯江港区潮差特征值（基准面： 85年高程系） 潮汐特征 最高潮位（m) 最低潮位（m) 平均高潮位（m) 平均低潮位（m) 平均潮差（m) 温州郭公山 5.44 -2.43 2.52 -1.39 3.92 龙湾 4.5 -2.02 2.49 -2.02 4.52 1.2.2 地质条件

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7#墩处地质条件复杂，基岩埋置深度变化大，局部现裸岩，承台部分设计入岩；表层为淤泥夹粉细砂覆盖层。

墩位处土层参数见下表。

表1.2-1 土层参数

层厚 （m） 天然湿密度 （KN/m3） 16.9 直剪固快 内摩擦角 （°） 粘聚力 （KPa） 直剪快剪 内摩擦角 （°） 粘聚力 （KPa） 11.2 土层名称 淤泥夹粉细砂 墩位处土层及岩层埋深见下图。

(-,-)(-,-)(-,-)(-,-)(-,-)(-8.66,-27.24)(-6.52,-26.85)线边台平5.5(-,-)观景(-0.08,-0.08)2.752.752.752.752.752.752.752.752.752.752.752.75(-9.92,-14.75)(-8.75,-21.8)(-,-)(-7.86,-16.9)(-8.07,-14.8)(-6.98,-10.57)(-7.4,-15.78)(未测,-8.8)(-6.38,-17.18)(-6.91,-14.73)(-5.87,-25.16)(-,-)鹿城(-,-)(-,-)(-4.,-6.54)(-6.43,-12.41)(-6.55,-25.54)(-5.51,-25.41)(-3.78,-23.39)(-4.9,-12.1)(-6.76,-18.67)(-3.62,-6.79)(-5.48,-12.58)(-4.72,-22.93)(-5.0,-11.88)(-6.24,-11.83)老防洪堤边线(-,-)(-,+0.47)(-,-)(-,-1.42)(-,-)(-5.22,-15.22)(-3.5,-22.85)(-,-)(-,-)(-,-)(-,-)(-,-)(-,-)(-3.94,-25.79)(-2.7,-25.87)(-1.4,-2.3)(-,-)(-1.78,-2.35)(-,-)(-,-)(-,+0.88)(-1.2,-8.02)(-1.61,-12.04)(-0.32,-19.57)(-0.7,-23.61)(-1.1,-23.85)(-0.37,-0.37)(-1.75,-3.71)(-2.53,-13.76)(-2.2,-23.61)(-,-)(-,-)(-0.82,-5.27)(-1.06,-12.23)(-0.8,-18.22)(-0.65,-22.93)(-0.81,-24.31)(+0.4,-1.0)(-1.04,-3.84)(-1.07,-14.59)(-1.0,-21.12)(-0.93,-3.3)(-0.54,-16.4)(-0.57,-22.8)(-0.3,-22.79)(-1.33,-1.32)(-0.72,-14.18)(-0.57,-18.12)(-,-)(-,-)(-,-)(-0.34,-3.2)(-0.35,-3.5)(-0.7,-12)(+0.19,-18.33)(-1.33,-1.12)(-0.3,-9.37)(+1.06,-16.3)(+0.7,+0.04)(-0.13,-2.13)(+0.15,-14.85)(-,-)(-0.38,-2.2)(0.08,-8.99)(+0.26,-16.18)(-,-0.14)(-,-1.57)(-,-14.03)(-,-)(-0.22,-1.93)(+0.74,-9.54)(+0.,-14.9)(+1.03,-3.84)(+1.3,-10.1)(-,-)(+1.1,-0.87)(+1.14,-6.7)(+1.2,-14.0)(-,0.32)(-,-3.8)(-,-10.47)(-,-16.53)(+1.44,-1.5)(+1.3,-4.8)(+1.5,-13.8)(-,-)永嘉(-,-)(-,-)水闸八字水闸墙(-,-)(-,-)5.5(-,-)(-,-)(-,-)(-,-)5.5(-,-)边线(-,-)(-,-)(-,-)(-,-)(-,-)(-,-)5.5观景平台2.752.752.752.752.752.752.752.758注： 1、本图尺寸以米计。 2、括号内第一个数为河床顶高程，第二个数为基岩顶高程。栈桥

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图1.2-1 7#墩地形实测图（单位：m）

1.3 气象条件

工程区域属于亚热带海洋性季风湿润气候，温暖湿润，日照充足，雨量充沛，四季分明。多年降水量1100～2200mm，年平均降水量1700mm。夏季盛行偏南至西南风，冬季以北至东风为主，多年平均风速2.0m/s。台风是区域主要的灾害天气，7～9月是台风活动频繁起，占总数的84%，常伴随狂风暴雨，诱发滑坡、坍塌、泥石流等不良地质现象的发生。

1.4 结构描述

围堰通过双排钢管桩间填土形成，堰内填土，并在钢管桩悬臂范围内设置1~2道支撑系统。在靠近观景平台侧，由于原河床面高，通过砂袋+填土的方式形成围堰。水闸的水通过设置框架式混凝土墙实现隔水、引流，从土围堰后侧排入江中。

首先对靠近主航道、栈桥侧进行回填处理，处理后河床底高程分别为-4.0m、-1.0m。

2 编制依据

1) 104国道温州西过境永嘉张堡至瓯海桐岭段改建工程（瓯江特大桥）《两阶段施工

图设计》文件，第1～2册

2) 104国道温州西过境永嘉张堡至瓯海桐岭段改建工程（瓯江特大桥）施工图设计

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阶段《工程地质勘察报告》，第1～3册 3) 《基坑工程手册》 4) 《建筑基坑支护技术规程》

3 设计参数

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项目 参数 高潮位 +5.0m 低潮位 -2.0m 堰内填土高度 +5.0m 计算河床高程 -1.0m、-7.0m 承台底高程 -3.0m 基坑底高程 -3.5m γ 16.9KN/m3 c 12.8kpa φ 11.2° 淤泥夹粉细砂 Ka 0.675 （Ka）0.5 0.821 Kp 1.482 （Kp）0.5 1.217 γ KN/m3 c kpa 粘土 φ ° Ka . .

（Ka） Kp （Kp）0.5 第一道支撑 第二道 0.5 +3.0 -1.0 4 计算工况

工况一：高潮位+4.5m时，结构受力 工况二：低潮位-2.02m时，结构受力

5 围堰宽度计算

显见，工况一条件下，围堰受力最不利。

5.1 河床底高程-7.0m处围堰宽度

计算模型采用重力式挡土墙，墙高4.5+7=11.5m，墙宽D。计算模型图示如下：

D+5.0m高潮位+4.5m外侧管桩围堰填土江水对拉支撑1-1.0m坑底Pp坑底-3.0m河床土对拉支撑2基坑Ew河床底CPw河床底-7.0m

堰内土自重 1) 堰内土自重

G=16.9×D×11.5=194.35DKN/m

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2) 水压力

1Ehh20.51011.52661.25KN/m

23) 土压力

1EpKph21.4820.516.94.02200.37KN/m

24) 倾覆力矩

M水Ehh水3611.2511.52343.1KNm/m 35) 抗倾覆力矩

MGhhD4.0Ep土194.35D200.37 23236) 抗倾稳定系数 以图中C为转点，KM1.5，D6.2.m，实际按D=6.5m取值。 M水5.2 河床底高程-1.0m处围堰宽度

D+5.0m高潮位+4.5m外侧管桩围堰填土江水对拉支撑1Ew河床底河床底-1.0m坑底河床土坑底-3.0mC基坑对拉支撑2

堰内土自重 1) 堰内土自重

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G=16.9×D×6=101.4DKN/m 2) 水压力

1Ehh20.5105.52151.25KN/m

23) 倾覆力矩

M水Ehh水3151.255.5277.3KNm/m 34) 抗倾覆力矩

MGhD101.4D 225) 抗倾稳定系数 以图中C为转点，KM1.5，D2.9m，实际按D=3.0m取值。 M水6 钢管桩规格设计

单层任意位置支撑及多层支撑结构，净土压力为0的位置与弯矩为0的位置很接近，计算式将净土压力为0的位置简化为弯矩为0的位置。

6.1 河床底高程-7.0m处内侧钢管桩规格

内侧钢管桩在工况一、工况二时，其受力一致，计算模型如下：

D+5.0m外侧管桩围堰填土堰内填土对拉支撑1-1.0m坑底Pp坑底-3.0mEa河床土对拉支撑2基坑h桩底Pa桩底

6.1.1 钢管桩入土深度

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1) 主动土压力

PaKah10.74516.9（53h）11.41（8h）KN/m

2) 被动土压力

PpKPh11.48216.9h25.05hKN/m

3) 管桩最小入土深度

PaPp h=6.8m，按1.25倍安全系数考虑，h=8.5m

6.1.2 钢管桩受力

根据受力模型，采用结构力学求解器建立受力图示如下：

D+5.0m外侧管桩围堰填土+3.0m堰内填土对拉支撑1-1.0m-3.0mEa-9.8m-11.5m215.41KN/m2190.45KN/m2河床土对拉支撑2基坑坑底Pph桩底Paword教育资料

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Mmax437.53KNm F15.5KN F2568.58KN F392.66KN

6.2 河床底高程-7.0m处外侧钢管桩规格

工况一、工况二计算模型如下：

D+5.0m高潮位围堰填土+3.0m堰内填土堰内填土对拉支撑1-1.0m-2.0m对拉支撑2基坑外侧管桩Ea河床hEwEaPwEpPp工况一工况二PaEw河床土PaPwEpPp河床-7.0m桩底桩底

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6.2.1 钢管桩入土深度

工况一：高潮位+4.5m时 1) 主动土压力

PaKah10.67516.9（57h）11.41（12h）KN/m

2) 水压力

Pwwhw10（57）120KN/m

3) 被动土压力

PpKPh11.48216.9h25.05hKN/m

4) 管桩最小入土深度

PaPp h=6.8m，按1.25倍安全系数考虑，h=8.5m

工况二：低潮位-2.02m时 1) 主动土压力

PaKah10.67516.9（57h）11.41（12h）KN/m

2) 水压力

Pwwhw10（-2.027）49.8KN/m

3) 被动土压力

PpKPh1.48216.9h25.05hKN/m

4) 管桩最小入土深度

PaPp h=6.8m，按1.25倍安全系数考虑，h=8.5m

6.2.2 钢管桩受力

根据受力模型，采用结构力学求解器建立受力图示如下：

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+4.5m+5.0m+3.0m+5.0m+3.0m-1.0m-1.0m-2.02m115KN/m河床-7.0m49.8KN/m河床-7.0m236.62KN/m工况一215.41KN/m桩底236.62KN/m工况二215.41KN/m桩底

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